JP2814760B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フライスやエンドミ
ルあるいはバイト等の切削工具に係り、詳しくは、スロ
ーアウェイチップを、サポータ、シート部材、楔部材等
のチップ保持部材によって工具本体に装着する構成の切
削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、金属材料の切削加工に用いられる
切削工具の分野では、超硬合金等の硬質材料からなるス
ローアウェイチップ（以下、チップと略称する。）を工
具本体に設けられた凹部に対して着脱自在に装着した構
成のスローアウェイ式カッタ（以下、カッタと略称す
る。）が広く用いられている。そして、このような種類
のカッタでは、チップを凹部内に取り付けるために種々
の構造が採用され、代表的な例としては、チップのネジ
穴に挿通されるクランプネジを使用してチップを直接凹
部に装着するもの、楔部材やクランプ駒等を用いてチッ
プを押し付けるものなどが知られている。さらに、最近
では、チップ破損に伴う工具本体の損傷を避けるべく、
チップを超硬合金等の硬質材料で成形したサポータに装
着し、この状態でサポータごと凹部内に装着してチップ
を装着する構成のものもある。また、チップをクランプ
ネジによって直接取り付ける構成の工具でも、チップと
工具本体の凹部との間に硬質のシート部材を介在させる
ことにより、チップ破損時の凹部の損傷を図ったものが
提供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、従来のサポータやシート部材は工具本体の保護の
確実性や自身の耐摩耗性の向上の観点からなるべく高硬
度であることが求められ、かかる要求を満たすため従来
は素材に超硬合金が採用されていた。しかしながら、超
硬合金の圧縮成形は多工程に渡るために製造コストが著
しく上昇し、また超硬材料は脆性が高いために切削時の
衝撃などによって製品が割れ易くなるという欠点があっ
た。さらに、単純な平板状に形成されるシート部材はと
もかくとして、形状が比較的複雑となりがちなサポータ
の場合には、超硬合金を圧縮成形する際のコストの問題
からサポータ表面に対して曲がった穴を形成することが
困難でサポータの形状に相当の制約が生じるという欠点
もあった。

【０００４】一方、チップを押圧するために用いられる
楔部材は超硬合金に比して軟質の材料を素材とし、その
製法も精密鋳造によるため、サポータの場合のように複
雑形状の成形が困難という欠点はない。しかしながら、
精密鋳造自体の精度が芳しいものではないために、いき
おい鋳造後に研磨等の機械的手段による後加工を多く必
要とし、結局はコストが高くついてしまう欠点があっ
た。

【０００５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、チップ保持部材に、必要な硬度と十分な靱性
が与えられた安価な切削工具を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の切削工具は、チップが、チップ保持部材に
よって工具本体の凹部に装着されてなる切削工具であっ
て、チップ保持部材の表層に内部よりも硬度が高い硬質
層が形成され、かつ、上記硬質層の硬度がＨ_ＲＣ４０〜
６０の範囲に、層厚さが０．１〜１．０ｍｍに設定され
てなるものである。この場合、上記チップ保持部材は種
々の手段で製造され得るが、射出成形品の表層部に浸炭
焼入処理を施すことによって形成されたものが好適であ
る。なお、ここでいうチップ保持部材とは、サポータや
シート部材、楔部材、クランプ駒などチップの保持に関
与するすべての部材が含まれる。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、チップ保持部材の表層にＨ
_RＣ４０〜６０の硬度を持つ硬質層が配置されているの
で、チップ保持部材の耐摩耗性が劣化することはない。
一方、チップ保持部材の内部は硬質層に比して軟質なた
め、十分な靱性が確保され、この結果、チップ保持部材
の割れが防止されるとともに、切削時の振動がチップ保
持部材の内部に吸収されて減衰し、切削工具のびびり振
動の成長が阻止される。また、特にチップ保持部材を射
出成形品の表層部に浸炭焼入処理を施すことによって形
成した場合には、射出成形の精度が良好なためにチップ
保持部材が複雑形状であっても後加工の必要がほとんど
なくなって切削工具の製造コストが大幅に減少する。

【０００８】

【実施例】以下、図１ないし図６を参照して、本発明の
一実施例を説明する。

【０００９】これらの図に示す実施例は、本発明を正面
フライスに適用した例である。図１ないし図３に示すよ
うに、本実施例の正面フライス１は、円柱状の工具本体
２の先端外周部に、工具先端及び外周に開口する凹部３
…が形成され、これら凹部３にサポータ４が着脱自在に
装着され、このサポータ（チップ保持部材）４にチップ
５が着脱自在に装着されて概略構成されている。

【００１０】ここで、上記チップ５は超硬合金を三角形
平板状に成形してなるもので、そのすくい面５ａの周縁
には切刃６が形成されている。また、チップ５の逃げ面
５ｂはすくい面５と鋭角に交差する傾斜面状に形成さ
れ、これによりチップ５はいわゆるポジチップ状の外観
を呈している。一方、上記サポータ４は、工具本体２の
凹部３内に形成されたサポータ取付部３ａと嵌合可能な
形状に形成され、その貫通孔４ａに挿入されるサポータ
取付ネジ７によって上記サポータ取付部３ａに着脱自在
に装着されている。また、サポータ４には上記チップ５
と嵌合するチップ取付座８が形成され、このチップ取付
座８に嵌入されるチップ５を工具本体２と螺合するチッ
プ押えネジ９で押圧することにより、チップ５が所定位
置に取り付けられる。

【００１１】図４ないし図６に詳細に示すように、サポ
ータ４は平面視して長方形状を呈しており、その表面部
には、チップ５と嵌合するチップ取付座８やサポータ取
付ネジ７が挿入される貫通孔４ａが形成されている。な
お、これらの図において符号８ａ、８ｂはチップ５の逃
げ面５ｂと密着するチップ拘束面、８ｃはチップ５の着
座面と密着するチップ載置面、１０は工具本体２のサポ
ータ取付部３ａの底面３ａ₁と密着する着座面、１１、
１２はサポータ取付部３ａの壁面３ａ₂、３ａ₃と密着す
る側面である。

【００１２】また、サポータ４の表層部分には、内部よ
りも硬度が高い硬質層が当該サポータ４の全面に渡って
形成されている。この硬質層の硬度はＨ_RＣ４０〜６０
に設定され、また、その層厚さは０．１mm〜１．０mmの
範囲に設定されている。ここで、硬度をＨ_RＣ４０〜６
０としたのは、４０未満ではサポータ４に十分な耐摩耗
性を与えることができないおそれがあり、他方、６０を
越えればサポータ４の表層部分の脆性が大きくなって割
れが生じるおそれがあるからである。また、層厚さを
０．１mm〜１．０mmとしたのは、０．１mm未満では焼入
後の研削加工等で容易に内部の軟質層が露出するおそれ
があり、他方、１．０mmを越える範囲ではサポータ４の
表層の炭素密度が過剰となって、かえってサポータ４が
脆くなるおそれが生じるからである。

【００１３】なお、サポータ４の形状及びサポータ４の
硬質層の形成方法としては種々の形成方法が挙げられる
が、本実施例では、工具材料として一般的な鋼材、例え
ばクロムモリブデン鋼を素材とする射出成形法が用いら
れている。以下、簡略に説明すると、本実施例では、ま
ずクロムモリブデン鋼にプラスチック粉末からなるバイ
ンダを微小量添加したものを、サポータ４の外形形状よ
りも幾らか大きく形成された金型（図示略）内のキャビ
ティーに射出成形することによって所定の射出品を形成
し、この射出品を焼結してバインダを除去することで所
定の焼結体を成形する。ここで、金型内のキャビティー
をサポータ４より大きめに形成するのは焼結時の収縮を
考慮したもので、おおよそ１５〜２０％程度の縮み代を
見込むことが一般的である。そして、焼結が終了した後
には、焼結体に浸炭焼入処理を施し、この後、表面に磨
き加工等の所定の仕上げ加工を施すことによって所定の
製品を得る。ここで、チップ取付座８や貫通孔４ａは上
述した工程中、射出成形時に既に形成されるものであ
り、その後の機械加工で形成されるものではない。

【００１４】また、上述した工程によってサポータ４を
製造する場合のサポータ仕上げ部分としては、着座面１
０及び側面１１、さらに側面１２（図５における湾曲部
分が該当する。）が該当し、これらはいずれも浸炭処理
後に研削加工が施されることで所定の形状、寸法に形成
されている。一方、チップ取付座８の内部の各面８ａ〜
８ｃはいずれも浸炭に伴う汚れを除去すべく軽度の磨き
加工が施されているのみである。なお、焼結によってチ
ップ取付座８の各面８ａ〜８ｃの平面度が大きく劣化す
るような場合には、焼結後にサイジングプレスを行って
平面度の改善を図ることもある。また、貫通孔４ａにつ
いては、リーマ加工等の後処理が施されていないことは
勿論である。

【００１５】本実施例ではサポータ４に浸炭焼入が施さ
れることによってサポータ４の表層部分にのみＨ_RＣ４
０〜６０の硬質層が形成されているため、サポータ４の
内部には焼入処理が施されていない鋼材と同等の靱性が
確保されている。従って、硬度が高い硬質層の部分によ
ってサポータ４の耐摩耗性が十分確保されると共に本来
の目的である工具本体の保護も達成される一方で、サポ
ータ４の内部の軟質部分によってサポータ４に十分な靱
性が与えられ、この結果、切削時の衝撃等によってサポ
ータ４が割れるおそれがなくなる。また、サポータ４の
内部が軟質のため切削時に発生する振動がサポータ４の
内部で十分減衰し、従って切削時のびびり振動の成長を
大幅に抑制できるという効果がある。

【００１６】さらに、本実施例ではサポータ４の大部分
を射出成形で形成し、僅かにサポータ４の着座面１０等
の基準面を浸炭焼入後に研削しているだけであるから、
例えば超硬合金を成形して焼結した後に機械加工をする
場合や、鋼材を素材状態から切削加工する場合に比して
サポータ４の製造に要するコストが大幅に減少する。特
に本実施例のように表面（チップ載置面８ｃ）に対して
斜めに延びる貫通孔４ａを有する場合には、同一形状を
超硬合金の圧縮成形法で製造する場合と比較して製造コ
ストに大差が生じる。

【００１７】なお、本実施例では特にサポータ４を射出
成形で形成する例を挙げて説明しているが、本発明はこ
れに限るものではなく、例えば図７ないし図１０に示す
スローアウェイ式のフライス２０において、サポータ２
１のみならず、チップ５を押圧する楔部材２２、２３や
チップ５の下面側に配置される平板状のシート部材２４
をも同様に射出成形で形成して浸炭焼入を行ってもよ
い。すなわち、これら楔部材２２、２３やシート部材２
４を上記実施例のサポータ４と同様、射出成形後に浸炭
焼入を行うことにより、それぞれの表面にのみ硬質層が
存在する構成とした場合には、硬質層によって耐摩耗性
が向上するとともに、内部の軟質部分で振動が吸収され
る。さらに、楔部材２２、２３を射出成形で製造した場
合には、精密鋳造で製造した場合に比して後加工の必要
がはるかに減少するので製造コストを一層圧縮でき、シ
ート部材２４についても同様の効果が期待できる。

【００１８】また、例えば図１１や図１２に示すよう
に、工具本体３０の凹部３１に、板状のシート部材３２
を介して載置されたチップ３３を、クランプレバー３４
またはクランプ駒３５と係合させてクランプする構成の
スローアウェイ式バイトにおいても、シート部材３２を
射出成形後に浸炭焼入して硬質層を形成しても良く、こ
の場合もシート部材３２の耐摩耗性向上や吸振性能が向
上すると共に、製造コストが削減される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
チップ保持部材の表層にのみＨ_RＣ４０〜６０の硬質層
を設けて内部はこれよりも軟質としたため、チップ保持
部材の本来の目的たる工具本体の保護機能や耐摩耗性を
損なうことなく、チップ保持部材の内部に十分な靱性を
確保することができ、チップ保持部材の割れが防止さ
れ、さらにはチップ保持部材の吸振性能が向上して切削
時のびびり振動の成長が抑制されるという優れた効果が
得られる。また、特に射出成形品に浸炭焼入処理を施し
てチップ保持部材を製造した場合には、射出成形後の後
加工の必要性が激減し、工具の製造コストが大幅に減少
するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を正面フライスに適用した実施例におけ
る工具の軸方向断面図である。

【図２】図１のII方向からの矢視図である。

【図３】図２のIII方向からの矢視図である。

【図４】図１の正面フライスに装着されるサポータの平
面図である。

【図５】図４のＶ方向からの矢視図である。

【図６】図５のVI方向からの矢視図である。

【図７】本発明の他の実施例における工具の軸方向断面
図である。

【図８】図７のVIII方向からの矢視図である。

【図９】図７のIX方向からの矢視図である。

【図１０】図９のＸ方向からの矢視図である。

【図１１】本発明を旋盤用のバイトに適用した場合を示
す断面図である。

【図１２】本発明を他のバイトに適用した場合を示す断
面図である。

【符号の説明】

２ 工具本体 ３ 凹部 ４ サポータ（チップ取付座） ５ チップ ６ 切刃

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具本体にスローアウェイチップが装着
   される凹部が形成され、この凹部内に、スローアウェイ
   チップがチップ保持部材によって着脱自在に取り付けら
   れてなる切削工具であって、 上記チップ保持部材は、その表層に内部よりも硬度が高
   い硬質層が形成されてなり、かつ、上記硬質層の硬度が
   Ｈ_RＣ４０〜６０の範囲に、層厚さが０．１〜１．０mm
   に設定されていることを特徴とする切削工具。
2. 【請求項２】 上記チップ保持部材は射出成形品の表層
   部に浸炭焼入処理を施すことによって形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の切削工具。